王贻芳院士:基础研究对前沿技术发展的价值、作用与意义

“基础研究是一个最好的创新平台,你做的是前人没有做过的事情。如果你不从事基础研究,你就不能够深刻地、完全地掌握人类已有的全部知识。将来要想用的话,不太可能用得好。”

在1月14日下午的未来论坛2017年会上,中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王贻芳就基础科学研究的相关话题发表了演讲。在王贻芳眼中,做好基础研究,是一个国家走上创新之路的必然选择;在基础研究领域取得的成就,是国家软实力的重要标志。演讲中,王贻芳院士还重点提及了建造大型对撞机对国家技术进步、产业发展和人才培养的价值。以下为演讲全文:

王贻芳院士:基础研究对前沿技术发展的价值、作用与意义

大家好!我来谈一谈基础科学研究对前沿技术发展的价值、作用和意义。

首先看一看基础科学研究。大家都说,牛顿力学也好,麦克斯维电磁理论也好,咱们学就好了,为什么一定要去做理论研究?咱们做技术,不是很容易吗——也不用花钱,直接就可以做有用的东西了。首先,还是应该区分基础科学的学习和研究,它们是有巨大差别的。如果你不从事研究的话,应该说你不能够深刻地、完全地掌握人类已有的全部知识,你将来要想用的话,我想不太可能用得很好。

第二,如果你自己去研究,你自己发现的东西,一定比别人快一些。如果说你要用它的话,你有一个先机——通过自己的研究能够掌握一个先机。

第三,研究过程也是极其重要的,通过研究你掌握了一个所谓“创新的方法”,基础科学研究最重要的应该是创新。关于基础科学研究,大家都听过这样一句话,只有第一没有第二。既然是第一,你就要创新。做别人没做过的事情,你就是在领先。在这种情况下,你就掌握了创新的方法。如果只是简单地去学习的话,应该说不能够达到所谓掌握前沿技术的目的。从这个意义上来说,基础科学研究对于国家来说是极其重要的。更多科研解读:www.yangfenzi.com/tag/keyan

基础研究是一个最好的创新平台,你一直做的是前人没有做过的事情。从这个创新平台上你可以培养人、可以发展技术、可以掌握整个过程。大家都知道,现在创新最大的问题是什么?说到底是人才缺乏。人才从哪儿来?基础科学研究是一个重要的人才培养平台,或者是最高级人才的培养平台。世界上最好的大学培养出来的最好人才,很多是在做基础科学研究的。你很难想象一个世界上最好的大学不做基础研究,都是基础研究做得最好的大学培养出来的最优秀人才,最后给我们带来很多所谓有用的技术。

在实际基础科学研究当中,因为你要做世界第一,所以你也要采用一些技术来做你的研究。基础科学研究当中的这些技术,第一,它是最先进的,别人有,你也有,你怎么做到第一?所以你一定是走在别人的前面;第二,很多基础科学研究有一定的规模需求,而这个规模需求实际上带动了企业发展。如果你能够把需求告诉企业,让企业帮你做出来,这个过程中企业也变成了世界第一的企业。

看一看中国现在基础科学研究占GDP的比例或者基础研究占R&D(研究与开发)的比例。其实现在中国的R&D占GDP的比例不算低,大概2%,但是在2%里面只有5%是做基础科学研究的。中国的基础科学研究在整个R&D中的比例是非常非常低的,有一些国家可以做到20%、15%,即使再低一点8%、7%,中国只有5%。大家现在都批评我们的创新能力不足,说到底还是我们的基础科学投入太少,大家功利性太强,大家要把技术立刻转变成生产力,变成钱。欲速则不达,如果我们少一些功利心,把基础打得扎实一点,未来的技术创新可能更强一点。

王贻芳院士:基础研究对前沿技术发展的价值、作用与意义

举一个例子,高能物理,我们做加速器,要做机械,这是最简单的所谓“传统技术”。我们要做机械的话,一般都需要精度。加速器有两个特点,一是规模很大,二是精度很高,这样走到了世界技术的最前沿,大件的东西要做到精度很高是很难的。从事高能物理研究的精度远超过航空航天,也超过潜艇,实际上在很大程度上引领了技术的发展。还有电子,比如说我们需要大规模高速抗辐射的电子,需要微波、高功率、高效率,实际上也超过了雷达。在低温制冷方面,高功率远远超过了航天的需求。这些例子就是要让你看到,一个最前沿的大型科学装置设施,它在技术上是最先进的,并且有一定的规模,实际上你把这些事情做好了,我们企业的水平就提高了。

还有一个例子,很多做计算机、做人工智能的人都知道,有一个WWW技术,它的发明是由高能物理学家的需求带出来的,因为高能物理学家需要数据传输,需要一个新的方法,所以高能物理学家跟计算机学家一起发明了WWW技术。我们高指标、大规模、低成本的高能物理需求,实际上使技术可以得到大规模的发展和利用。我们应该不依赖于进口仪器,基础研究要让这个技术完全通过我们自己的企业生产出来。物质科学很大程度上仍然是基础的基础,我们寻找自己的发展道路时不能完全跟着美国走,因为人家已有很好的物质科学基础。我们当然要跨越式的发展,但物质科学基础这个短板是不可跨越的,是必须补上的,对于中国来说必须要走这条路。

你们可能都听说过,我们提出在中国建立一个大型环形对撞机的设想。第一,国内的技术水平可以更上一层楼,机械、真空、电子、计算机都可以走在世界的最前沿。一些关键的技术现在还不太行的,可以通过建设实现国产化,走到世界前沿,而且通过这个过程,我们也可以培育一些世界领先的企业,比如低温制冷、微波、超导等等。同时,在建设过程当中我们要有一个目标,就是要完成一个变革性的技术突破——高温超导,实现高温超导这类变革性的技术突破,对国家来说是极其重要的。在这个过程当中,我们有创新的人才培养、国际的科学中心、科教体制建设等等。如果你有一个上万人的科学研究中心,有几千名外国科学家在这里跟你一起工作,这对中国未来的科学技术发展有着极其重要的意义。

基础科学研究可以给你带来重大的科学发现,很可能是革命性的技术突破。同时它可以从科学、技术,还有人才方面,给你带来一个国家最核心的竞争力。再有,它也是核心技术发展、前沿技术发展的一个核心推动力,是国家软实力的标志。谢谢大家!

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王贻芳院士CCTV“开讲啦”:科学有什么用?

每当我们看到一项科学进展,总会有人提出这样的问题:这个研究有什么用?科学的用处并非一定是当下可见可得,它不仅关系到人类的技术,还是文明的一部分,影响着我们的思维方法。请听中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士为我们解读科学。

我为什么会想到讲这个题目,因为大家都会问我:你做的是什么?这有什么用?那我通常的回答是:没什么用的。下面就讲不下去了,经常是这样的。所以,我今天就想讲一讲,科学到底有什么用?还有像中微子这样的研究,看起来非常深奥,看起来跟我们的日常生活离得非常远,到底有什么用呢?中国的历史,四大发明主要还是靠技术。那么在中国的传统当中,其实是没有科学的。四大发明的火药,我们就没有发展出化学;指南针也没有发展出物理,所以在整个中国的历史当中,没有科学的传统。反过来看西方,他们有古希腊,所以有几何学、逻辑学,所以通过逻辑推理推演,他们发展出一整套的科学体系,所以科学在中国,应该说是一个不太有历史的,是西方的舶来品。

实际上中国真正的科学教育起缘,是从1905年中国废除了科举制度后,西方的正式的科学教育才真正地引入了中国,普遍的百姓可以去学习数学、物理、化学等等。

那时我们深切地感受到鸦片战争以来的痛苦,使得国家的教育体系要改变掉,要把科学真正地引入进来。其实鸦片战争失败以后,中国并不是没有向西方学习,我们打开了大门,引进了大量西方的技术,买了他们的枪炮。当年的北洋舰队,实际上是亚洲最强的舰队,吨位远远超过日本,但还是在甲午战争失败。为什么?我们学的都是人家的技术,因为这个东西有用。我们没有在一八六几年的时候,就把西方的科学引进到中国来。在那个时候我们所有的科学名词,很多的都是从日本来的,因为日本在明治维新的时候,打开了大门,不仅仅是买人的枪、买人家的炮,同时引进了科学,他们整个的科学体系比我们早建立了几十年。

大家从这个历史可以看到,缺乏科学,只是看这个东西有没有用,急功近利的话,最终得到的只是皮毛。所以从根本上来说,科学应该是主干,技术是长在主干上,发展出来的枝叶,所以没有科学,只去做技术,或者经常地去问,这东西有没有用,最终其实什么也得不到。

所以这是今天我要讲的,科学有什么用?第一个观点就是科学是技术之本,是一切的本源,所以发展科学是我们要做的一件最根本的事情。

科学的第二个用处,其实是文明的一部分。在教科书里,我们很少看到有中国人的名字;在国际上,各种各样的科学发明,中国是很缺席的。西方国家为什么会走到这一步?也是文明的一个标志,早希腊的时候,就把这个科学建铸在文明的体系里面。这就像中国,一旦经济发展了,有一点点经济基础,就会发展艺术、音乐、文学……那么科学实际上也应该是文明的一部分,就是我的经济有了一定的基础以后,应该去探究,这个世界到底是怎么来的?应该经常地去仰望天空,知道这个宇宙是怎么回事,这是我们对世界的根本追求,使得我们永远有一个动力追求科学的真理,追求宇宙的根本构成,知道我们生活在什么样的一个世界,知道我们为什么来,将来还会发展到什么地方。

第三个就是科学实际上教给我们一个科学的方法论,根本的方法论其实两部分,一部分是逻辑推理,所以由古希腊以后,给了我们一整套所谓推理的方法。科学的第二个主要的部分是归纳,从培根以来实证科学使得西方的科学建立在归纳推理和实验的这两个根本支柱上面。应该说这些科学的方法都是从西方来,中国在自己的文明发展历史上,这些东西不在我们的血液里面,没有真正地体会到。所以科学的方法论,在我们的社会上实际上是很缺乏的。

所以你们看一看,社会上各种各样的现象,比如说经常会有各种各样的大师,说一些莫名其妙的事情,有很多人相信的。但是很少人真的去用科学的方法问一下:这个东西是不是真的是很合理,或者这个事情是不是真的有证据支持。所以整个社会,在很多方面缺乏一个科学的思想和科学的方法。在这方面,如果能够更多的让百姓,让青年人掌握科学的方法论,整个社会会走得更好。

大家都知道,科学最终会发展出各种各样的技术,所以今天的量子论也好,相对论也好,都会成为日常生活所用到的。各种各样的技术和用途,使得我们的生活,在今天能够有这么发达。但是科学的主要目的,不在这第四点,而在前面的三点。我们应该把科学真正地融合在整个社会发展的根基当中,使得科学成为国家文明的一部分。

经常有人说你做这个科学,你要么有用,要么能得个诺贝尔奖,你两个一样都没有,做这个研究干什么呢?我想讲一个简单的例子,你们现在都用手机,都有移动互联网,十年前我们大家都用的一般的计算机里的互联网,我不知道在座有多少人知道互联网从哪来的,谁发明的。

实际上在1989年的时候,欧洲的物理学家因为要建设大型强子对撞机,来寻找希格斯粒子,他们需要解决一个重大的问题,就是科学家之间需要相互交流大量的数据和程序的,而这个交流在过去是通过E-mail(电子邮件)来做的。E-mail(电子邮件)是美国军方发明的,而这个E-mail(电子邮件)显然在80年代末90年代初的时候,科学家发现不能满足他们的要求,所以欧洲核子中心的计算机科学家,为了满足物理学家的要求,就发明了世界上第一个网络的互联装置,所以这个世界上的第一个browser(浏览器)就是欧洲核子中心发明的。

那么通过这几十年的发展,大家可以看到,这个互联网彻底改变了我们的生活,或者它对经济的贡献已经是无法用金钱来计算的,所以这就是科学家在科学的研究当中,会产生这样的重大的贡献,所以欧洲核子中心,不仅是科学的中心,也是技术的中心,它给我们社会生活,带来了巨大的贡献。

所以我们要追求的不是一个诺贝尔奖,而是要追求掌握人类的各种各样的知识,集合人类的共同的能力,能够建造这样一个中国的科学中心,使得我们的未来,中国的科学发展,也能够成为世界的科学中心之一。至少对中国的科学家来说,这是我们的一个目标。

经过几十年的发展,我们中国的科学应该说,已经打下了一个很好的基础,那未来我们应该怎么办?今天我们中国的基础科学,大概在国际上的投入第三名或者是第二名,有各种不同的说法。但是我们的基础科学,占我们的整个的R&D(研发经费)的比重只有5%左右,那么国际上基本上是在10%到20%,大部分国家在15%。从这个比例就可以看到,我们的政府,我们的民众对基础科学的认识,还不够重要。所以,我今天想说的就是,大家应该对基础科学有一个更好的认识。要知道它是我们文明的一部分,它是我们强身健体,成为世界上伟大国家的一部分。它个成为一个文明的国家,使得我们成为对人类文明有贡献的民族,能够立身于世界之林的一个重要方面。没有对科学的贡献,我们在国际的影响力会非常小,所以我们应该从更高的层次上,认识基础科学。对国家发展,对未来发展,长远发展的一个重要性,使得我们的后代,不会在学科学的时候,看到所有的名字都是外国人。

也许过一百年以后、两百年以后、五百年以后,我们会看到很多中国人的名字,写在科学的教科书上,使得我们的科学真正地在将来,能够深刻地把科学的基因,能够溶解在我们民族的血液和文化里,使得我们把对科学的追求,对科学的研究,对科学的喜爱,能够真正成为我们本能的一部分,也许到那个时候,我们中华民族不光在经济上,在国际上有地位,同时在文化上、在文明上也有一个重要的国际地位。谢谢大家!

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